(57)【要約】モジュール（１１）のアンテナ素子（１４）はアンテナパターンが表面に形成され、裏面で半球状レンズ（１３）の平坦面に当接する。マウント素子（１５）は、開口部（１５Ｃ）、矩形凹部（１５Ｂ）、および円形凹部（１５Ａ）が設けられ、開口部（１５Ｃ）はアンテナパターンを露出させる。矩形凹部（１５Ｂ）は、凹部底面に開口部（１５Ｃ）が設けられ、凹部側面でアンテナ素子（１４）の側面に当接し、アンテナ素子（１４）の位置決めを行う。円形凹部（１５Ａ）は、凹部底面に矩形凹部（１５Ｂ）が設けられ、凹部側面で半球状レンズ（１３）の球状面に当接し、レンズ（１３）の位置決めを行う。固定カバー（１２）は、半球状レンズ（１３）の球状面に当接してアンテナ素子（１４）およびレンズ（１３）をマウント素子（１５）との間で保持する。
2011118398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ光を透過する材質からなり、光軸に垂直な平坦面と前記光軸上に中心を持つ球状面とが設けられた半球状レンズと、
平板状で、アンテナパターンが表主面に形成され、前記アンテナパターンの点光源位置が前記光軸上になるように裏主面で前記半球状レンズの平坦面に当接する光伝導アンテナ素子と、
前記光伝導アンテナ素子および前記半球状レンズを装備するモジュール筐体と、を備えるテラヘルツ光受発光モジュールにおいて、
前記アンテナパターンを露出させる開口部、
凹部底面に前記開口部が設けられ、凹部側面で前記光伝導アンテナ素子の側面に当接して前記光伝導アンテナ素子が前記光軸に対して垂直な方向に位置ずれすることを規制する素子保持用凹部、および
凹部底面に前記素子保持用凹部が設けられ、凹部側面で前記半球状レンズの球状面に当接して前記半球状レンズが前記光軸に対して垂直な方向に位置ずれすることを規制するレンズ保持用凹部、
が前記光軸に沿って設けられたマウント素子と、
前記半球状レンズの球状面に当接して前記光伝導アンテナ素子および前記半球状レンズを前記マウント素子との間で保持する固定カバーと、
を備える、テラヘルツ光受発光モジュール。
【請求項２】
前記マウント素子は、前記素子保持用凹部の凹部深さが前記光伝導アンテナ素子の厚みよりも浅い、請求項１に記載のテラヘルツ光受発光モジュール。
【請求項３】
前記マウント素子は、前記開口部における厚みが１mm以下である、請求項１または２に記載のテラヘルツ光受発光モジュール。
【請求項４】
前記テラヘルツ光受発光モジュールは、前記マウント素子と前記光伝導アンテナ素子と前記半球状レンズとに囲まれる空隙部に緩衝部材を備える、請求項２または３に記載のテラヘルツ光受発光モジュール。
【請求項５】
前記緩衝部材は弾性部材である、請求項４に記載のテラヘルツ光受発光モジュール。
【請求項６】
前記固定カバーは、前記半球状レンズの直径よりも小さい開口径の開口部が形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載のテラヘルツ光受発光モジュール。
【請求項７】
前記固定カバーは樹脂製である、請求項１〜６のいずれかに記載のテラヘルツ光受発光モジュール。
【請求項８】
前記モジュール筐体は、前記マウント素子を取り付けるための取り付け部位と、前記アンテナパターンを露出させる開口部と、前記アンテナパターンを外部回路に電気的に接続するためのコネクタ部と、を備え、前記開口部を通る配線ワイヤを介して前記コネクタ部と前記アンテナパターンとを接続する、請求項１〜７のいずれかに記載のテラヘルツ光受発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テラヘルツ光の発光器あるいは検出器として利用されるテラヘルツ光受発光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ光の発光器あるいは検出器として、テラヘルツ光受発光モジュールが利用される。テラヘルツ光受発光モジュールは、光伝導アンテナ素子、半球状レンズ、およびモジュール筐体を備える（例えば特許文献１〜３参照）。【０００３】
光伝導アンテナ素子は、例えば低温成長ＧａＡｓ膜を設けたＧａＡｓ基板にダイポール型アンテナやボウタイ型アンテナなど所定形状のアンテナパターンを形成したものである。光伝導アンテナ素子のアンテナパターンは、一般的には微小間隔を隔てて電極が対向する電極ギャップ部を有し、バイアス電圧が印加された状態で電極ギャップ部にパルスパルスレーザ光が照射されることで、瞬間的に発生する光励起キャリアをバイアス電界によって加速し、テラヘルツ光として放射する。また、テラヘルツ光を検出する場合には、テラヘルツ光が照射された状態で電極ギャップ部に励起用のパルスレーザ光が照射されることで、テラヘルツ光による電場強度に応じた微小電流が電極ギャップ部に流れ、この微少電流に基づいてテラヘルツ光の強度を検出できる。半球状レンズは、平坦面と球状面とを有し、平坦面が光伝導アンテナ素子に密着するように設けられ、光伝導アンテナ素子との界面での反射を抑えて、光伝導アンテナ素子から自由空間にテラヘルツ光を放射、もしくは、自由空間から光伝導アンテナ素子にテラヘルツ光を集光する。【０００４】
光伝導アンテナ素子は、テラヘルツ光を放射する場合、電極ギャップ部を点光源としてテラヘルツ光を放射する。その点光源が半球状レンズの光軸上からずれている場合、半球状レンズ内を伝播するテラヘルツ光の波面が整合しなくなり、自由空間へのテラヘルツ光の放射効率や帯域特性が低下する。また、テラヘルツ光を検出する場合も同様であり、電極ギャップ部が半球状レンズの光軸上からずれている場合、テラヘルツ光の集光効率と検出効率とが低下する。
このためテラヘルツ光受発光モジュールでは、光伝導アンテナ素子と半球状レンズとの位置決めをマイクロメータ単位で極めて精密に行い、半球状レンズの光軸上に光伝導アンテナ素子の点光源を配置する必要が有る。【０００５】
そこで従来は、光伝導アンテナ素子と半球状レンズとをそれぞれを独立した保持部材によってモジュール筐体に固定した後、光伝導アンテナ素子と半球状レンズとの位置調整作業を行うことで、位置決め精度を高めていた。
例えば特許文献１では、半球状レンズと光伝導アンテナ素子とをそれぞれ独立して保持する保持部材を用い、両者を複数の部材によってモジュール筺体に固定する構成が採用されている。
特許文献２では、光伝導アンテナ素子を配線基板に固定し、緩衝部材が設けられたモジュール筐体に半球状レンズをはめ込み、光伝導アンテナ素子が貼り付けられた配線基板を半球状レンズの平坦面側から押圧して固定する構成が採用されている。モジュール筐体には配線基板を位置決めする凹部が形成されている。
特許文献３では、半球状レンズをプラスチックまたはゴムなどからなる保持部材によってモジュール筐体に固定し、光伝導アンテナ素子をモジュール筐体に設けられた位置決め構造を有する開孔部にはめ込み、素子保持部材によって固定する構成が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２０７２８８号公報
【特許文献２】特開２００８−２４４６２０号公報
【特許文献３】特開２００８−２８３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半球状レンズと光伝導アンテナ素子との位置決めを、それぞれを独立した保持部材でモジュール筐体に固定して行う従来の場合、非常に高い精度で加工された複雑な形状の複数の部材を必要とする上、組み立て後に極めて緻密で高度な位置調整作業を行う必要があり、モジュールの製造コストが高価になってしまう問題がある。【０００８】
例えば特許文献１の構成では、半球状レンズと光伝導アンテナ素子の中心位置を一致させるために、複数の部材それぞれを理想的な寸法精度で作製する必要が有るが、実際にそのような理想的な寸法精度で全ての部材を揃えることは困難である。また、同文献中の段落００６７には、素子保持部材を位置決めする凹部を、素子保持部材の外形より若干大きい寸法にして余裕を持たせる旨が記載されているが、このような余裕を持たせるならば精密な位置決めが困難になり、結局は極めて熟練した作業者によって位置調整作業を行う必要が生じてしまう。【０００９】
また、例えば特許文献２の構成では、配線基板に光伝導アンテナ素子を固定する必要があるが、配線基板に対する光伝導アンテナ素子の位置決め方法については何ら言及されていない。【００１０】
また、例えば特許文献３の構成では、モジュール筐体に設けられた開口部にレンズをはめ込み、レンズの反対側に設けられた開口部に光伝導アンテナ素子をはめ込むが、光伝導アンテナ素子をはめ込むための開口部が、モジュール筐体の厚みとほぼ等しい深さを有するため、開口寸法に余裕を持たせてなければ物理的に組み立て不可能である。そのため、同文献中の段落００４４で述べられているように、開口部の壁面によって光伝導アンテナ素子の位置をある程度規制できても、その位置決め精度は十分なものにはならず、半球状レンズの光軸と光伝導アンテナ素子の点光源との一致精度を十分に高めることは困難である。【００１１】
またさらに、最も使用される頻度が高いダイポール型のアンテナパターンの場合、パルスレーザ光を１０μｍ以下の微小なスポット径に集光して電極ギャップ部に照射する必要があり、高倍率な対物レンズを使用する必要がある。単レンズ型対物レンズは高倍率であるが、一般に１．３ｍｍ程度の作動距離を必要とし、光伝導アンテナ素子に極めて接近させて配置しておく必要がある。しかしながら上記従来構成では、光伝導アンテナ素子を保持するための部材が障害となって対物レンズを光伝導アンテナ素子に近接させておくことが困難であり、単レンズ型対物レンズを使用できない問題がある。なお、複レンズタイプの高倍率対物レンズでは作動距離が長いため、単レンズ型対物レンズよりも光伝導アンテナ素子から離して配置することが可能であるが、多数のレンズによる分散によってパルスレーザ光のパルス幅が広がって発生するテラヘルツ光の帯域が狭くなってしまうので使用を避けるほうが望ましい。【００１２】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、構造が単純で、位置調整作業を行わなくても十分な位置決め精度を実現でき、光伝導アンテナ素子に単レンズ型対物レンズを近接させることが可能なテラヘルツ光受発光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、半球状レンズと光伝導アンテナ素子とモジュール筐体とを備えるテラヘルツ光受発光モジュールにおいて、マウント素子と固定カバーとを備える。半球状レンズはテラヘルツ光を透過する材質からなり、光軸に垂直な平坦面と光軸上に中心を持つ球状面とが設けられる。光伝導アンテナ素子は平板状であり、アンテナパターンが表主面に形成され、アンテナパターンの点光源位置が光軸上になるように裏主面で半球状レンズの平坦面に当接する。モジュール筐体は、光伝導アンテナ素子および半球状レンズを装備したマウント素子を保持する。マウント素子は、開口部、素子保持用凹部、およびレンズ保持用凹部が、光軸に沿って設けられている。開口部は、アンテナパターンの点光源位置を露出させる。素子保持用凹部は、凹部底面に開口部が設けられ光伝導アンテナ素子の表主面に当接し、凹部側面で光伝導アンテナ素子の側面に当接して光伝導アンテナ素子が光軸に対して垂直な方向に位置ずれすることを規制する。レンズ保持用凹部は、凹部底面に素子保持用凹部が設けられ、凹部側面で半球状レンズの球状面に当接して半球状レンズが光軸に対して垂直な方向に位置ずれすることを規制する。固定カバーは、半球状レンズの球状面に当接して光伝導アンテナ素子および半球状レンズをマウント素子との間で保持する。【００１４】
この構成では、半球状レンズの光軸垂直方向の位置決めと光伝導アンテナ素子の光軸垂直方向の位置決めとをマウント素子のみにより行うことができ、マウント素子に設けられる素子保持用凹部およびレンズ保持用凹部の形状精度に応じて両者の位置決め精度が定まる。即ちマウント素子、半球状レンズ、および光伝導アンテナ素子の形状精度のみで半球状レンズの光軸と光伝導アンテナ素子の点光源との一致精度を高められる。
また、光伝導アンテナ素子と半球状レンズとの光軸に沿った方向の固定を、マウント素子と固定カバーとによる保持によって行うことができ、マウント素子と固定カバーとの固定作業のみで、光伝導アンテナ素子と半球状レンズとの固定を行え、組み立てのための作業工程数を削減できる。その上、素子保持用凹部の凹部深さをたかだか光伝導アンテナ素子の厚み程度に浅くでき、これにより素子保持用凹部の開口サイズに余裕を持たせなくても、素子保持用凹部に光伝導アンテナ素子を組み付けることが可能になる。このため、光伝導アンテナ素子の位置調整作業を不要にでき、組み立てに特別な技術を必要とせずに半球状レンズの光軸と光伝導アンテナ素子の点光源との一致精度を高められ、製造コストを低減できる。【００１５】
請求項２に係る発明のマウント素子は、前記素子保持用凹部の凹部深さが前記光伝導アンテナ素子の厚みよりも浅いと好適である。
この構成により、光伝導アンテナ素子と半球状レンズとを確実に密着させることができる。【００１６】
請求項３に係る発明のマウント素子は、前記開口部の厚み寸法が１ｍｍ以下であると好適である。
この構成では、単レンズ型対物レンズで十分な集光が行える距離（例えば１．３ｍｍ）まで、単レンズ型対物レンズを光伝導アンテナ素子に近接させることが容易で、単レンズ型対物レンズを用いてパルスレーザ光を１０μｍ以下の微小なスポット径に集光することが可能になる。【００１７】
請求項４に係る発明のテラヘルツ光受発光モジュールは、前記マウント素子と前記光伝導アンテナ素子と前記半球状レンズとに囲まれる空隙部に緩衝部材を備えると好適である。【００１８】
請求項５に係る発明の緩衝部材は弾性部材であると好適である。
光伝導アンテナ素子の面積と比較して半球状レンズの平坦面の面積が特に大きい場合には、マウント素子と光伝導アンテナ素子と半球状レンズとに囲まれる空隙部が大きくなり、組み立て時に光伝導アンテナ素子に対する半球状レンズの平行度を保つことが困難になる場合がある。そこで、空隙部に緩衝材を設けることで、組み立て時に光伝導アンテナ素子に対する半球状レンズの平行度を保つことが容易になり、半球状レンズをより安定に保持することができる。【００１９】
請求項６に係る発明の固定カバーは、前記半球状レンズの直径よりも小さい開口径の開口部が形成されていると好適である。
この構成により、固定カバーを半球状レンズに対して容易に組み付けることができ、かつ光伝導アンテナ素子と半球状レンズを確実に密着させることができる。【００２０】
請求項７に係る発明の固定カバーは樹脂製であると好適である。
この構成では、固定カバーが樹脂製で一定の弾性を有するため、組み立て時に光伝導アンテナ素子に過剰な応力が作用して破損することを防げる。さらに、樹脂製であれば射出成型法などで容易に製造することが可能なため、大量生産による低コスト化が可能になる。【００２１】
請求項８に係る発明のモジュール筐体は、前記マウント素子を取り付けるための取り付け部位と、前記アンテナパターンを露出させる開口部と、前記アンテナパターンを外部回路に電気的に接続するためのコネクタ部と、を備え、前記開口部および前記マウント素子の開口部を通る配線ワイヤを介して前記コネクタ部と前記アンテナパターンとを接続すると好適である。
この構成により、マウント素子に半球状レンズと光伝導アンテナ素子とを取り付けた後で、アンテナパターンへの配線を行うことができる。すると、配線構造の制約によって、組み立て作業や組み付け構造が複雑化することを防げる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、半球状レンズの光軸垂直方向の位置決めと光伝導アンテナ素子の光軸垂直方向の位置決めとをマウント素子に同軸上に設けられた素子保持用凹部およびレンズ保持用凹部のみにより行うことで、光軸と点光源との一致精度を高められる。
また、光伝導アンテナ素子と半球状レンズとの光軸に沿った方向の固定を、マウント素子と固定カバーとによる保持によって行うことで、マウント素子と固定カバーとの固定作業のみで光伝導アンテナ素子と半球状レンズとの固定を行え、組み立てのための作業工程数を削減できる。その上、素子保持用凹部の凹部深さをたかだか光伝導アンテナ素子の厚み程度に浅くでき、これにより素子保持用凹部の開口サイズに余裕を持たせなくても、素子保持用凹部に光伝導アンテナ素子を確実に位置決めして組み付けることが可能になる。このため、光伝導アンテナ素子の位置調整作業を不要にでき、組み立てに特別な技術を必要とせずに半球状レンズの光軸と光伝導アンテナ素子の点光源との一致精度を高められ、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係るテラヘルツ光受発光モジュールの組み立て図である。
【図２】図１に示すテラヘルツ光受発光モジュールの構成を説明する図である。
【図３】図２に示すテラヘルツ光受発光モジュールの駆動例を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係るテラヘルツ光受発光モジュールの組み立て図である。
【図５】図４に示すテラヘルツ光受発光モジュールの構成を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態に係るテラヘルツ光受発光モジュールの構成例を説明する。図１は、本実施形態に係るテラヘルツ光受発光モジュール１１の概略の組み立て図である。また図２（Ａ）は、テラヘルツ光受発光モジュール１１の概略の正面図、図２（Ｂ）は、テラヘルツ光受発光モジュール１１の概略の背面図、図２（Ｃ）は、テラヘルツ光受発光モジュール１１の図２（Ａ）のＡ−Ａ’断面における概略の断面図である。なお説明の都合により、図１と図２とではテラヘルツ光受発光モジュール１１の備える光伝導アンテナ素子１４およびマウント素子１５の向きを９０°回転させて表示している。【００２５】
テラヘルツ光受発光モジュール１１は、固定カバー１２、半球状レンズ１３、光伝導アンテナ素子１４、マウント素子１５、およびモジュール筐体１６を備える。【００２６】
モジュール筐体１６は背面側壁面を除いた箱状であり、アルミなどの加工が容易で腐食性の小さい金属で構成する。モジュール筐体１６は正面の中央に円形開口を設けるとともに、その円形開口の外周に沿ってマウント素子の取り付け部位となるねじ穴を設ける。また、モジュール筐体１６の側壁面にはＳＭＡコネクタ１７を設ける。ＳＭＡコネクタ１７は、図２（B）に示すようにアンテナパターン１８の正極（＋）に配線ワイヤ１９Ａで接続する。アンテナパターン１８の負極（−）は配線ワイヤ１９Ｂによってモジュール筐体１６に接続してアースする。【００２７】
固定カバー１２は環状の樹脂板で構成し、中央に円形開口を設けるとともに、その円形開口の外周に沿ってねじ穴を設ける。円形開口は開口径を半球状レンズ１３の直径よりも小さくしている。この固定カバー１２は、固定ネジによりマウント素子１５に組み付けられ、マウント素子１５への組み付け時に開口側面のエッジが全周にわたり半球状レンズ１３の球状面に当接する。このため、固定カバー１２の開口中心軸が半球状レンズ１３の球状面の中心を通ることになる。【００２８】
この固定カバー１２は樹脂製で弾性を有するため、固定ネジを増し締めする場合などに、半球状レンズ１３や光伝導アンテナ素子１４に無理な応力がかかって破損することを防ぐことができる。また射出成型法などによる大量生産が可能で低コストに製造できる。【００２９】
半球状レンズ１３は、光伝導アンテナ素子１４の構成材料（ここでは主にGaAs）と屈折率がほぼ等しくテラヘルツ光を透過する材質、例えば高抵抗シリコンなどからなり、平坦面と、平坦面の中心を通る垂線上に中心を持つ球状面とを備えている。平坦面の中心を通る垂線は半球状レンズ１３の光軸となる。ここでは半球状レンズ１３として球状面の中心が平坦面上に位置するいわゆる半球レンズを用いる。なお半球状レンズ１３として球状面の中心が半球状レンズ１３の内部に位置するいわゆる超半球レンズを用いてもよい。超半球レンズでは、照射するテラヘルツ光の指向性領域をビーム状に制御することができる。この半球状レンズ１３は球状面が正面側に向き、平坦面が背面側に向くようにしてマウント素子１５に組み付ける。【００３０】
光伝導アンテナ素子１４は、厚み約０．３５ｍｍの矩形平板状であって平板の対角寸法が半球状レンズ１３の直径よりも小さく、図２（Ｂ）に示すように表面にアンテナパターン１８を備える。この光伝導アンテナ素子１４は、裏面が半球状レンズ１３の平坦面に当接するようにして、マウント素子１５に組み付ける。
図２（Ｂ）には、光伝導アンテナ素子１４単体の表面図も併せて表示している。光伝導アンテナ素子１４は、平板状のＧａＡｓ基板の表面に低温成長ＧａＡｓ膜を成膜し、低温成長ＧａＡｓ膜の表面にアンテナパターン１８を設けて成る。アンテナパターン１８は一対のアンテナ電極１８Ａ，１８Ｂからなり、アンテナ電極１８Ａとアンテナ電極１８Ｂとは互いに線対称形で、微小間隔（一般的には５μｍ程度）を隔てて対向する電極ギャップ部１８Ｃを中心部に有している。この電極ギャップ部１８Ｃが請求項に記載の点光源位置となる。アンテナ電極１８Ａ，１８Ｂは、半導体の製造に一般的に用いられるリソグラフィー法などによって形成することができ、光伝導アンテナ素子１４の外形寸法精度は、同じく半導体チップ加工用のダイサーを使用することによって極めて高精度に得ることができる。従って、光伝導アンテナ素子１４の基板中心とアンテナパターン１８の電極ギャップ部１８Ｃは１μｍ以下の誤差で一致させることができる。【００３１】
マウント素子１５は略環状の樹脂板で構成していて、表面の中央に円形凹部１５Ａを設け、円形凹部１５Ａの凹部底面の中央に矩形凹部１５Ｂを設け、矩形凹部１５Ｂの凹部底面に開口部１５Ｃを設けている。また表面には、円形凹部１５Ａの外周に沿って２重にねじ穴を設けていて、外側のねじ穴はマウント素子１５をモジュール筐体１６に組み付けるために用い、内側のねじ穴は固定カバー１２を組み付けるために用いる。【００３２】
円形凹部１５Ａは請求項に記載のレンズ保持用凹部である。この円形凹部１５Ａに半球状レンズ１３を組み付けると、半球状レンズ１３の球状面が凹部側面に全周にわたって当接する。矩形凹部１５Ｂは請求項に記載の素子保持用凹部であり、ここでは凹部深さ約０．３ｍｍとして形成している。また、矩形凹部１５Ｂの中心が円形凹部１５Ａの中心と同軸上になるように配置している。この矩形凹部１５Ｂに光伝導アンテナ素子１４を組み付けると、光伝導アンテナ素子１４の表面が凹部底面に当接するとともに、光伝導アンテナ素子１４の側面が全周にわたって凹部側面に当接する。開口部１５Ｃは、光伝導アンテナ素子１４の表面に設けるアンテナパターン１８と略同形状であり、少なくともアンテナパターン１８の中心部をテラヘルツ光受発光モジュール１１の背面側に露出させる。【００３３】
このような形状のマウント素子１５に対して、表面側に光伝導アンテナ素子１４と半球状レンズ１３と固定カバー１２とを組み付けて固定カバー１２を固定ネジによって固定することで、光伝導アンテナ素子１４および半球状レンズ１３が固定カバー１２とマウント素子１５とによって狭持される。したがって、マウント素子１５と固定カバー１２との固定作業のみで、光伝導アンテナ素子１４と半球状レンズ１３との固定を行え、組み立てのための作業工程数を従来構成よりも削減できる。【００３４】
円形凹部１５Ａの中心と矩形凹部１５Ｂの中心とを同軸上に配置しているので、半球状レンズ１３の平坦面の中心を通る半球状レンズ１３の光軸上に、光伝導アンテナ素子１４の中心部、即ち電極ギャップ部１８Ｃが位置することになる。そして、円形凹部１５Ａの凹部側面が半球状レンズ１３の球状面に全周にわたって当接し、矩形凹部１５Ｂの凹部側面が光伝導アンテナ素子１４の側面に全周にわたって当接するので、半球状レンズ１３と光伝導アンテナ素子１４とのマウント素子１５に対する光軸垂直方向の位置ずれが規制され、マウント素子１５における円形凹部１５Ａと矩形凹部１５Ｂとの形状精度に応じて、半球状レンズ１３と光伝導アンテナ素子１４との位置決め精度が定まることになる。【００３５】
また、光伝導アンテナ素子１４の厚みよりも矩形凹部１５Ｂの凹部深さが浅いので、矩形凹部１５Ｂの開口サイズに余裕を持たせなくても、矩形凹部１５Ｂに光伝導アンテナ素子１４を組み付けることが可能になり、光伝導アンテナ素子１４の位置調整作業が不要になる。その上、光伝導アンテナ素子１４の裏面が矩形凹部１５Ｂから突出し、光伝導アンテナ素子１４が半球状レンズ１３に完全に密着することになる。なお、矩形凹部１５Ｂにおける素子保持部分の厚みは、一定の機械的強度を実現できる厚みに設定することで、光伝導アンテナ素子１４や半球状レンズ１３を当接させても、それらを確実に保持することが可能である。【００３６】
以下、このテラヘルツ光受発光モジュール１１を、テラヘルツ光の発光器として使用する例を説明する。
図３（Ａ）は、単レンズ型対物レンズ５１を近接させた状態でのテラヘルツ光受発光モジュール１１の概略の断面図である。図３（Ｂ）は、バイアス電源５０を接続した状態でのテラヘルツ光受発光モジュール１１の模式図である。【００３７】
テラヘルツ光受発光モジュール１１を、テラヘルツ光の発光器として使用する場合、アンテナパターン１８は配線ワイヤ１９Ａ，１９Ｂを介して、バイアス電源５０とアースとの間に接続して、バイアス電源５０からアンテナパターン１８にバイアス電圧（一般的には１０〜１００Ｖ程度）を印加する。また、電極ギャップ部１８Ｃに単レンズ型対物レンズ５１を近接させて、単レンズ型対物レンズ５１で集光したパルスレーザ光Ｌを電極ギャップ部１８Ｃに照射する。【００３８】
これにより、光伝導アンテナ素子１４の低温成長ＧａＡｓ膜で瞬間的に発生する光励起キャリアがバイアス電界によって加速され、電極ギャップ部１８Ｃに電流が瞬間的に流れる。すると電気双極子放射によって電極ギャップ部１８Ｃを点光源としてテラヘルツ光が発生する。このテラヘルツ光は、光伝導アンテナ素子１４の基板内に放射され、半球状レンズ１３から自由空間に放射される。【００３９】
この際、電極ギャップ部１８Ｃが半球状レンズ１３の光軸上に配置されていることにより、半球状レンズ１３内を伝播するテラヘルツ光の波面は整合し、自由空間への放射効率や帯域特性が良好なものになる。このことはテラヘルツ光を検出する場合も同様であり、電極ギャップ部１８Ｃを半球状レンズ１３の光軸上に配置することにより、テラヘルツ光の集光効率と検出効率とが良好なものになる。
また、モジュール筐体１６の円形開口を、単レンズ型対物レンズ５１の径より開口径が大きなものとし、マウント素子１５の開口部１５Ｃの厚み寸法を１ｍｍ程度にすることで、作動距離が短い単レンズ型対物レンズ５１を、十分な集光が行える距離（例えば１．３ｍｍ程度）まで光伝導アンテナ素子１４に近接させることができる。【００４０】
《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態に係るテラヘルツ光受発光モジュールの構成例を説明する。図４は、本実施形態に係るテラヘルツ光受発光モジュール２１の概略の組み立て図である。また図５は、テラヘルツ光受発光モジュール２１の断面図である。なお、図中で、第１の実施形態で示した構成と同様な構成には同じ符号を付している。【００４１】
テラヘルツ光受発光モジュール２１は、第１の実施形態の構成に緩衝材２４を追加した構成である。緩衝材２４はビニールフィルムなどからなる環状の弾性部材であり、矩形開口を有する。この緩衝材２４は、マウント素子１５の円形凹部１５Ａに組み付けられ、内側開口に光伝導アンテナ素子１４が内装される。緩衝材２４を設けることにより、マウント素子１５と光伝導アンテナ素子１４と半球状レンズ１３とに囲まれる空隙部を弾性部材で埋めることができる。すると、組み立て時に光伝導アンテナ素子１４に対する半球状レンズ１３の平行度を保つことが容易になり、半球状レンズ１３をより安定に保持することが可能になる。【００４２】
以上に説明した各実施形態に示すように、本発明のテラヘルツ光受発光モジュールを構成することにより、単純な構成で組み立て時に特別な技術を必要とせず、半球状レンズの光軸と光伝導アンテナ素子の点光源との一致精度を高められる。
【符号の説明】
【００４３】
１１，２１…テラヘルツ光受発光モジュール
１２…固定カバー
１３…半球状レンズ
１４…光伝導アンテナ素子
１５…マウント素子
１５Ａ…円形凹部
１５Ｂ…矩形凹部
１５Ｃ…開口部
１６…モジュール筐体
１７…ＳＭＡコネクタ
１８…アンテナパターン
１８Ａ，１８Ｂ…アンテナ電極
１８Ｃ…電極ギャップ部
１９Ａ，１９Ｂ…配線ワイヤ
５０…バイアス電源
５１…単レンズ型対物レンズ
【図１】
2011118398.tif 000003
【図２】
2011118398.tif 000004
【図３】
2011118398.tif 000005
【図４】
2011118398.tif 000006
【図５】
2011118398.tif 000007
【国際調査報告】
2011118398.tif 000008
2011118398.tif 000009
2011118398.tif 000010
2011118398.tif 000011